Воздух как экологический фактор

Газовый состав воздуха, который служит средой обитания наземных растений, примерно одинаков на земном шаре. Преобладает свободный азот (около 78 %), экологическое влияние которого невелико; содержание углекислого газа в среднм 0,03 %, кислорода — около 21 %.

В крупных городах и промышленных районах воздух часто загрязнен ядовитыми газами, а также копотью и сажей. Они плотным слоем оседают на листьях, резко снижая интенсивность фотосинтеза и дыхания. Наиболее вредны сернистый газ, фтор, фтористый водород, хлориды, аммиак, оксид азота, они вызывают нарушение нормального роста и развития.

Сильно страдают от вредных газов хвойные, листья которых подвергаются воздействию промышленного загрязнения в течение круглого года, особенно пихта, ель, несколько меньше сосна. Чувствительны к нежелательным примесям в воздухе также дуб, остролистный клен, черный тополь, граб, липа, береза. Лиственные деревья легче, чем хвойные, переносят загрязнение воздуха, что объясняется ежегодной листопадностью, дающей им возможность регулярно выводить ядовитые вещества. Однако и у них при неблагоприятном газовом составе атмосферы нарушается ритм сезонного развития: задерживается распускание почек, значительно раньше времени наступает листопад.

Особенно чувствительны к загрязненности воздуха лишайники. Они погибают при наличии в воздухе даже следов оксида серы и служат чутким индикатором его накопления в воздухе.

Для озеленения городов и промышленных центров рекомендуют такие выносливые к загрязнению воздуха растения, как тополь дельтовидный, клен американский (ясенелистный), тую, лиственницу, снежноягодник. Из декоративных травянистых растений — агератум, эхеверию, петунью, бархатцы, душистый табак. Травы в целом лучше переносят загрязнение воздуха, чем деревья и кустарники.

Большое влияние на растения оказывает ветер. Горячий и сухой ветер усиливает транспирацию и часто приводит к отмиранию почек, завяданию молодых листьев, опадению бутонов, щуплости семян, а следовательно, к резкому снижению урожая.

Зимой ветер, сдувая снег с пашни, резко ухудшает условия зимовки озимых. Посевы гибнут даже от небольших морозов. Сильные ветры могут вызывать пыльные (черные) бури: они выдувают и переносят на большие расстояния весь пахотный слой.

Ветер оказывает на растения и прямое чисто механическое воздействие, ломая стволы (бурелом), выворачивая деревья с корнем (ветровал). Ветры вызывают полегание зерновых культур, особенно при загущенных посевах.

Климат влияет на строение растений, формирует у растений разных систематических групп сходные экологические приспособления и жизненные формы (биоморфы).

По отношению к климату, главным образом к теплу и влаге, может быть выделен ряд жизненных форм. Одна из наиболее распространенных их классификаций предложена датским ботаником К. Раункиером (1905, 1907) (рис. 258).

В классификации К. Раункиера использован один признак — положение почек возобновления по отношению к поверхности почвы в неблагоприятных для вегетации условиях (зимой, в летнюю засуху). Им выделены пять основных типов жизненных форм.

• Фанерофиты (от греч. фанерос — открытый, явный). Почки возобновления расположены высоко над почвой (выше 30 см) и "открыто" переносят неблагоприятный период (мороз, засуха). У большинства фанерофитов почки защищены почечными чешуями. К этой группе принадлежат главным образом деревья и кустарники, стебли их не отмирают, а листья могут сбрасываться.

• Хамефиты (от греч. хаме — низкий). Почки хамефитов расположены на уровне почвы или не выше 20...30 см над ней. В холодном и умеренном климате они защищены не только чешуями, но и снегом. Надземные вегетативные органы иногда частично отмирают; это кустарнички и полукустарники (брусника, черника и др.).

• Гемикриптофиты (от греч. геми — полу) — растения, почки возобновления которых расположены на поверхности почвы или в ее поверхностном слое. Они защищены не только чешуями и снегом, но и подстилкой из опавших листьев и отмерших побегов. В неблагоприятный период вся надземная часть отмирает; к этой группе относится большинство многолетних трав.

• Криптофиты (от греч. криптос — скрытый) — почки возобновления скрыты под землей или под водой. Это корневищные, луковичные, клубневые и другие многолетние травы.

• Терофиты (от греч. терос — лето) — однолетние травы, переживающие неблагоприятный период в виде семян.

Почвенные факторы

Почвенные (эдафические) факторы имеют крайне важное значение для растений. В одних и тех же климатических условиях растительность может быть очень разнообразной на разных почвах.

На растение оказывают влияние химические (валовой состав, гумус, реакция почвы, солевой режим) и физические (гранулометрический состав, водно-воздушный режим, плотность) свойства почвы. Они действуют на растение не изолированно, а взаимосвязано. Влияние отдельных свойств почвы может быть прямым или косвенным. Например, солевой режим может воздействовать на жизнедеятельность корней и прямо, и косвенно, изменяя реакцию почвы.

Часть растений обладает достаточно высокой приспособляемостью к почвам, другие же имеют настолько узкий экологический диапазон, что могут служить индикаторами (показателями) характера почв.

Растения могут служить показателями плодородия почв. Для богатых плодородных почв характерны эвтрофные растения; для бедных — лиготрофные — белоус, вереск, росянка, сфагновые мхи. Эвтрофные растения — многочисленные виды черноземных степей, а также широколиственных лесов (сныть, пролеска, ясменник). На почвах, богатых азотом, вблизи от жилищ человека развиваются нитрофильные растения (крапива, белена, дурман).

По отношению к кислотности почвы требования растений также разнообразны. Черника, щавель, ожика волосистая, седмичник, щучка, хвощ болотный — оксифилы, они растут на кислых почвах. Клевер, люцерна, вика посевная, тимофеевка луговая, кострец безостый предпочитают нейтральные или слабощелочные почвы — это нейтрофилы. Большинство растений степей и пустынь — базифилы, предпочитающие щелочные почвы. Почти все наши культурные растения являются нейтрофильными или базифильными, поэтому при внесении удобрений нужно остерегаться, чтобы почвы не стали кислыми. К нейтрофилам относятся и растения, проявляющие повышенную требовательность к кальцию, — кальцефильные виды. Они хорошо развиваются на известковых обнажениях и на выходах чистого мела. На известковых почвах хорошо растут хлопчатник, виноград, кунжут.

Растения, приспособленные к засоленным почвам, называют галофитами. В пустынных и полупустынных областях они занимают обширные пространства, повсеместно встречаются по берегам морей и океанов. Галофиты характерны для почв с высоким содержанием хлористых, сернокислых и углекислых солей натрия, кальция, магния и калия. В связи с повышенной концентрацией почвенного раствора у галофитов наблюдается высокое осмотическое давление, достигающее 100—150 атм.

Внешний облик галофитов очень характерен. Засоление, как почвенный экологический фактор, оказывает на растения глубокое формообразующее влияние.

Галофиты, такие, как солерос, сарсазан, многие солянки и шведки, биюргун, — надежные индикаторы засоленных почв.

Физические свойства почв также имеют важное значение для растения. Гранулометрический состав их воздействует на растение прямо и косвенно, через воздушный и водный режим почв. На песчаных почвах растут псаммофиты (от греч. псаммос — песок). Защитой от погребения песком им служит способность образовывать почки возобновления и придаточные корни на засыпанных побегах. Длинные стержневые корни уходят вглубь, а у поверхности развивается масса мелких корней, использующих конденсационную влагу. Семена и плоды псаммофитов снабжены летучками или сильно вздуты и легко движутся по поверхности песков, не успевающих их засыпать. После дождей они быстро прорастают, закрепляя песок. Псаммофиты — полынь песчаная, волоснец песчаный, саксаул, джузгун и др. — используются для закрепления перевеваемых песков.